Взаимосвязь маркеров фиброза и ремоделирования миокарда у пациентов с различными вариантами течения гипертрофической кардиомиопатии

ВВЕДЕНИЕ

Гипертрофическая кардиомиопатия (ГКМП) развивается в результате мутаций в генах, ответственных за кодирование интегральных компонентов сократительного аппарата сердечной мышцы и проявляется чаще ассиметричной гипертрофией миокарда левого желудочка >1,5 см [1][2]. Первичным дефектом является мутация в генах, кодирующих синтез саркомерных белков, однако клиническое проявление определяется сложной иерархией генетических, эпигенетических и экологических факторов [3]. Одним из основных процессов, определяющих нарушение внутрисердечной гемодинамики, является миокардиальный фиброз, который нарушает структурную целостность миокарда, что способствует возникновению диастолической, а затем и систолической дисфункции, а также влияет на электропроводящие свойства сердечной мышцы. Гистологические исследования подтвердили высокую степень активности образования фиброзной ткани у молодых пациентов с высоким риском развития внезапной сердечной смерти (ВСС) и отложением коллагена, увеличивающим пространство внеклеточного матрикса миокарда в 8 раз по сравнению с нормой, и у пациентов старшего возраста с развитием конечной стадии сердечной недостаточности при ГКМП [4][5].

При изучении способов оценки миокардиального фиброза исследователи столкнулись с определенными трудностями. Эндомиокардиальная биопсия является “золотым” стандартом определения фиброза, но в связи с инвазивностью данного метода и риском осложнений, предпочтительнее применение визуализирующих методик. Применение магнитно-резонансной томографии (МРТ) с гадолинием позволяет оценить внеклеточный объем, который коррелирует с объемной долей коллагена, тем самым, являясь биомаркером фиброза [6]. Очаговый фиброз миокарда четко выявляется при МРТ сердца с отсроченным гадолиниевым усилением, что сопоставимо с данными аутопсии [7]. Визуализация интерстициального фиброза возможна при увеличении фракции внеклеточного объема при Т-1 картировании МРТ. В исследовании Chan RH, et al. (2014) установлено, что увеличение процента отсроченного контрастного усиления >15% от массы миокарда левого желудочка (ММЛЖ) связано с 2-кратным увеличением риска развития ВСС у пациентов с изначально низким риском [8]. Тем не менее, среди экспертов в настоящее время продолжаются дискуссии об оценке фиброза миокарда при помощи МРТ с контрастированием и рассмотрении данного метода при стратификации риска ВСС. Проведение исследования является дорогостоящей процедурой, а зачастую и труднодоступной, неподходящей для пациентов с ферромагнитными имплантами или клаустрофобией. Другим возможным способом оценки фиброза является определение циркулирующих в плазме крови биомаркеров. Следовательно, поиск и установление клинической пользы биомаркеров, отражающих миокардиальный фиброз у больных ГКМП с различными вариантами течения является актуальной задачей современной кардиологии.

Матриксные металлопротеиназы (ММП) играют важную роль в деградации коллагена. Высокая активность ММП усиливает прогрессирование миокардиального фиброза, поскольку коллаген и другие составляющие внеклеточного матрикса активируют провоспалительные и профибротические факторы [9]. В норме активность ММП уравновешивается активностью их ингибиторов, но при патологических состояниях активность одних белков начинает преобладать над активностью других [10]. Анализ ранее проведенных исследований показал неоднозначные данные о роли ММП в качестве биомаркеров фиброза у пациентов с ГКМП, тем самым, обусловив проведение дальнейших исследований.

Цель исследования — оценить взаимосвязь маркеров фиброза со структурно-функциональными показателями у пациентов с различными вариантами ГКМП.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Данная работа проводилась в соответствии с принципами Хельсинкской декларации и была одобрена локальным комитетом по этике ФГАОУ ВО “Первый МГМУ им. И. М. Сеченова” Минздрава России (Сеченовский Университет). До начала исследования у всех пациентов было получено письменное информированное согласие на участие в исследовании.

Клинические данные. В проспективном сравнительном нерандомизированном исследовании участвовали 49 пациентов с ГКМП. Диагноз ГКМП выставлен согласно клиническим рекомендациям [1][2]). По вариантам течения заболевания пациенты были разделены на 3 группы: 1 группа — стабильное течение (n=13; из них 9 (67%) мужчин, средний возраст — 41±12 лет); 2 группа — прогрессирующее течение (n=25; из них 15 (61%) мужчин, средний возраст — 57±11 лет); 3 группа — пациенты с фибрилляцией предсердий (ФП) (n=11; из них 4 (36%) мужчин, средний возраст — 63±6 лет). Пациентам были проведены стандартные клинико-лабораторные и инструментальные исследования. При эхокардиографии оценивали ММЛЖ, индекс ММЛЖ (ИММЛЖ), диастолическую дисфункцию (Е/А — отношение между наполнением ЛЖ в диастолу (пик Е) и систолу предсердий (пик А), индекс относительной толщины миокарда и индекс объема левого предсердия (ИОЛП). Риск ВСС рассчитывался с помощью калькулятора HCM Risk-SCD (Hypertrophic CardioMyopathy Risk-Sudden Cardiac Death, шкала риска ВСС при ГКМП).

Белки обмена коллагена. Всем пациентам определялось содержание MMП-9 и тканевого ингибитора матриксных металлопротеиназ-1 (ТИМП-1) в крови с помощью твердофазного иммуноферментного анализа с применением стандартных тест-наборов (Bender Medsystem, Австрия) в соответствии с инструкцией производителя.

Статистический анализ. Статистическая обработка полученных данных проводилась с использованием пакета прикладных программ Microsoft Excel 2010, Statistica (V. 12.0), Stattech 2.4.1. Количественные данные, имеющие нормальное распределение, представлены в виде средних арифметических (М) и стандартных отклонений (SD); данные, отличные от нормального распределения, представлены в виде медианы (Ме) и квартилей (Q1;Q3).

РЕЗУЛЬТАТЫ

Характеристика участников исследования

Клинико-демографическая характеристика пациентов, а также получаемая лекарственная терапия представлены в таблице 1. Пациенты не различались между собой по полу, индексу массы тела, однако выявлено статистически значимое различие по возрасту — количество пациентов более старшего возраста в группе течения ГКМП с ФП было больше, чем в остальных группах (р=0,001). Следует отметить, что в группе прогрессирующего течения у трети пациентов в анамнезе хроническая сердечная недостаточность (ХСН) II-III функционального класса по NYHA (New-York Heart Association). В группе пациентов с ФП у 6 участников была миэктомия в анамнезе, также у 6 участников исследования — острое нарушение мозгового кровообращения. У трети пациентов во 2 группе наблюдаются синкопальные состояния, у 45% пациентов в 3 группе — высокий риск ВСС, в связи с чем у 3 участников установлен электрокардиостимулятор, а у 2 пациентов — имплантируемый кардиовертер-дефибриллятор. Больше половины участников 2 и 3 групп получали бета-блокаторы и блокаторы кальциевых каналов, диуретики и антиаритмики. При оценке межгруппового различия эхокардиографических параметров отмечено, что в группе пациентов с вариантом течения с ФП имеет место статистически значимое увеличение объема левого предсердия (ОЛП) и ИОЛП (p=0,036, p=0,012, соответственно), а также снижение ММЛЖ и его ИММЛЖ (p=0,039, p=0,017, соответственно).

У пациентов с ГКМП всех вариантов течения отмечается повышение уровней ММП-9 и ТИМП-1 по сравнению с референсными значениями. В 1 группе уровень ММП-9 составил 226 (201;271) нг/мл; ТИМП-1 — 410 (267;488) нг/мл; во 2 группе уровень ММП-9 составил 236 (187;285) нг/мл; ТИМП-1 — 421 (321;499) нг/мл; при варианте течения с ФП уровень ММП-9 составил 260 (228;296) нг/мл, а уровень ТИМП-1 — 381,5 (305;466) нг/мл. Однако статистически значимого различия достигнуто не было (р=0,59; р=0,90, соответственно).

Была обнаружена корреляционная взаимосвязь между возрастом и уровнем ММП-9. Наблюдаемая зависимость показателя ММП-9 (нг/мл) от возраста (лет) описывается уравнением парной линейной регрессии:

Y_ММП-9 = 1,457 × X_{Возраст (лет)} + 156,566.

При увеличении возраста на 1 год следует ожидать увеличение уровня ММП-9 на 1,457. Полученная модель объясняет 8,9% наблюдаемой дисперсии показателя ММП-9. Полученная регрессионная модель характеризуется коэффициентом корреляции ρ=0,310, что соответствует умеренной силе связи по шкале Чеддока. Модель была статистически значима (р<0,034) (рисунок 1).

Был проведен корреляционный анализ взаимосвязи показателя ОЛП и маркеров фиброза (ММП-9 и ТИМП-1). Обнаружена зависимость уровня ММП-9 от ОЛП, которая описывается уравнением парной линейной регрессии:

Y_ММП-9 = 0,577 × X_ЛП + 187,728.

При увеличении ОЛП на 1 мл следует ожидать увеличение уровня ММП-9 на 0,577. Полученная модель объясняет 6,3% наблюдаемой дисперсии показателя ММП-9. Полученная регрессионная модель характеризуется коэффициентом корреляции ρ=0,308, что соответствует умеренной силе связи по шкале Чеддока. Модель была статистически значима (р<0,035) (рисунок 2).

При оценке показателей ассоциации данных маркеров фиброза с другими параметрами внутрисердечной гемодинамики значимых связей не обнаружено. При проведении метода анализа ROCкривых для оценки диагностической значимости уровней маркеров фиброза при прогнозировании сердечно-сосудистых событий (синкопе/желудочковая тахикардия/высокий риск ВСС) убедительных данных получено не было.

ОБСУЖДЕНИЕ

В ходе проведенного исследования, установлено повышение по сравнению с референсными значениями уровней ММП-9 и ТИМП-1 у пациентов с ГКМП различных вариантов течения. Стоит отметить, что уровень ТИМП-1 в группах стабильного и прогрессирующего течения превышал уровень ММП-9, тем самым смещая равновесие соотношения протеиназы/ингибитора протеиназы в сторону ингибирования протеолиза, а это, в свою очередь, отражает усиленный синтез коллагена. Наши данные согласуются с исследованием Fassbach M, et al. (2005), где у пациентов с ГКМП обнаружен повышенный синтез ТИМП-1 и соотношение ММП-1/ ТИМП-1 сдвинуто в сторону усиленного синтеза коллагена [11].

Особый интерес представляет группа пациентов с вариантом течения кардиомиопатии с ФП, где уровень ММП-9 был выше, чем в остальных группах, а уровень ТИМП-1 ниже. Данный факт можно объяснить гиперэкспрессией ММП-9 в ответ на избыточное ингибирование TIMP-1, а также тем, что ММП-9 опосредованно запускает каскады профибротических и провоспалительных факторов, тем самым поддерживая свой повышенный уровень и замыкая порочный круг [12]. Ранее было показано, что у пациентов с ФП селективно повышаются уровни ММП-1 и ММП-9, а также снижается регуляция тканевых ингибиторов в предсердии, тем самым обеспечивая молекулярную основу предсердного фиброза [13]. В настоящей работе прослеживается зависимость уровня ММП-9 от возраста, что также может объяснить вклад в повышенный синтез ММП-9 у пожилых пациентов в группе ГКМП с ФП. В исследовании Raman B, et al. (2019) у 26% пациентов с ГКМП в течение 6-летнего периода обнаружено клинически значимое прогрессирование фиброза миокарда по данным МРТ с гадолинием, приведшее к прогрессирующей стадии ХСН и ФП [14].

Известно, что одним из механизмов прогрессирования диастолической дисфункции, способствующей развитию ФП, является увеличение пости преднагрузки ЛП, что приводит к расширению и увеличению ЛП в объеме и компенсаторному усилению экспрессии коллагена. Обнаруженная связь между повышенными уровнями ММП-9 и ОЛП, в т.ч. подтверждает, что высокая активность фиброобразования ведет к структурному ремоделированию предсердий и является субстратом для возникновения ФП.

В исследовании Fernlund E, et al. (2017) также были продемонстрированы высокие уровни ММП9 у молодых, что подтверждает предположение о том, что ремоделирование экстрацеллюлярного матрикса является ранним процессом и опосредовано протеазами, такими как ММП и катепсины в ответ на провоспалительные стимулы и окислительный стресс [15].

Результаты настоящего исследования согласуются с данными Roldan V, et al. (2008) [16], где отмечены высокие уровни ММП-9 у пациентов с ГКМП; кроме того, при проведении многомерного анализа была показана независимая связь между ММП-9 и наличием фиброза по данным МРТ с гадолинием, подтверждающая значимость ММП в процессах ремоделирования миокарда. В исследовании Munch J, et al. (2016) [17] отмечены высокие уровни ММП-9, коррелирующие с фиброзом, по данным МРТ с гадолинием, а также ассоциация данного маркера с сердечно-сосудистыми событиями (синкопе/желудочковая тахикардия) преимущественно у женщин с ГКМП. Однако в нашей работе показано отсутствие взаимосвязи уровня маркеров фиброза с сердечно-сосудистыми событиями (синкопе/желудочковая тахикардия/высокий риск ВСС).

К сожалению, на сегодняшний день в литературе нет единого мнения о значимости ММП и их ингибиторов. В исследовании Yang C, et al. (2019), у пациентов с ГКМП, ранее перенесших септальную миэктомию, были определены тканевые уровни ММП-9, ММП-2, ТИМП-1, карбоксинтерминальный пропетид проколлагена I типа (Procollagen I Carboxyterminal Propeptide, PICP) и С-телопептид коллагена 1 типа (Carboxy-terminal Telopeptide of Collagen type-I, CITP), которые в дальнейшем были сопоставлены с уровнями тех же маркеров, циркулирующих в плазме, и объемной долей коллагена миокарда. Были обнаружены высокие уровни циркулирующей ММП-9 в плазме, однако отсутствие корреляции циркулирующего биомаркера с его уровнем в ткани миокарда и объемной долей коллагена позволило заключить, что ММП-9 не может использоваться в качестве периферического биомаркера, отражающего фиброз [18]. Важно отметить, что данное исследование было проведено на азиатской популяции, имеющей свои генофенотипические особенности при ГКМП.

Основные гипотезы, лежащие в понимании механизмов фиброзов у пациентов с ГКМП, остаются до конца неизученными. Помимо генетических факторов рассматривается влияние гипоперфузии миокарда, которое приводит к активации профибротических компонентов и усилению интерстициального фиброза [19-21]. Таким образом, изучение роли ММП и их тканевых ингибиторов требует дальнейших крупных исследований, что существенно повысит возможности прогнозирования развития и прогрессирования фиброза миокарда, а также позволит оценить эффективность проводимой антифибротической терапии.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе проведенного исследования установлено, что высокая активность ММП и их тканевых ингибиторов отражает усиленный фиброз и ремоделирование миокарда при ГКМП, особенно характерное для пациентов с вариантом ФП.

Отношения и деятельность: все авторы заявляют об отсутствии потенциального конфликта интересов, требующего раскрытия в данной статье.